Direktprozesse für CFK-Leichtbau im Fokus der Automobilfertigung

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

RWTH Aachen Institut für Kraftfahrzeuge (ika)

Dennoch müsse der Kilogrammpreis noch weiter sinken, ist Ickert überzeugt: „Auch dann kann CFK nur in ausgewählten Bereichen eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen. Eine Möglichkeit ist zum Beispiel die Kombination von konventionellen Werkstoffen mit CFK in Form eines Hybridwerkstoffes oder -bauteils.“

Drei Ansätze zur Kostensenkung bei CFK

Im Wesentlichen werden drei Ansätze zur Kostenreduzierung bei CFK-Bauteilen gesehen:

Auf der Rohstoffseite soll ein Produktionsausbau für mehr Entspannung am Fasermarkt sorgen.
Ferner treiben Rohstoffhersteller wie SGL die Entwicklung sogenannter Heavy-Tow-Carbonfasern voran. Sie können deutlich günstiger als Hightechfasern produziert werden.
Der dritte Ansatz liegt in der Weiterentwicklung der Fertigungstechnik für CFK-Bauteile. Dabei verfolgt man bei Automobilkarossen nicht unbedingt denselben Weg wie in der Luftfahrttechnik bei der Fertigung großflächiger CFK-Rumpf- und -Flügelteile. So wird weniger auf vorimprägnierte Strukturen (Prepregs) gesetzt, vielmehr auf trockene Fasergebilde, die in geschlossenen Formen mit Harz injiziert und ausgehärtet werden. Dadurch entfällt der bei prepregbasierenden Prozessen übliche Autoklav zur Aushärtung der Kunststoffmatrix.

Liquid Composite Moulding als Schlüssel zu billigeren CFK-Bauteilen

„Aufgrund der hohen Anschaffungskosten und langen Aushärtungszeiten sind mit Autoklaven keine höheren Stückzahlen wirtschaftlich herzustellen“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Institutsleiter Werkzeugmaschinen und Handhabungstechnologie am WBK in Karlsruhe. „Daher rücken LCM-Prozesse in den Vordergrund.“

Im Liquid Composite Moulding sieht der Institutsleiter den Schlüssel zu kostengünstigeren CFK-Bauteilen für Automobile. „Direkte Prozesse wie das Resin Transfer Moulding (RTM) bieten die Möglichkeit, trockene Faserhalbzeuge zu verarbeiten und angepasste Matrixsysteme zu verwenden.“

Um damit CFK-Bauteile in hohen Stückzahlen bei reduzierten Kosten herzustellen, bedarf es laut Prof. Fleischer einer robusten, automatisierten Prozesskette bezüglich Preforming – der Konfektionierung textiler Strukturen – und Infiltrationsprozess. Die Abläufe ähnelten denen bei der Herstellung von Polyamidgussteilen.

Automatisierte Bauteilfertigung ist Voraussetzung für CFK-Durchbruch

„Eine automatisierte Bauteilfertigung ist die grundlegende Voraussetzung für einen Durchbruch auf Märkten wie der Automobilindustrie“, ist Ickert überzeugt. Den Grund dafür sieht er darin, dass die heutige Bauteilfertigung „immer noch einen Großteil der Bauteilkosten ausmacht“.

Zwar wird am Institut für Kraftfahrzeuge (IKA) der RWTH Aachen, das anwendungsbezogene Forschung im Bereich Faserverbundkunststoffe unter automobilen Anforderungen betreibt, auch die Reduzierung der Rohstoffpreise als „ebenso wichtig“ betrachtet, doch lassen die weltweit benötigten Kapazitäten bis auf Weiteres laut Ickert „keine drastischen Senkungen der Werkstoffkosten“ erwarten.

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